Иследование проб воды в окрестностях деревни Журавна



I.Аннотация

Обоснование темы исследования. Забота об окружающей среде, воде, ресурсы которой не бесконечны, — задача всех людей. Защита Земли, её разнообразия и красоты — священный долг. Но, для того чтобы защитить, мы должны изучить и исследовать проблему.

Цели: изучение экологических проблем, связанных с загрязнением природных вод; привлечение внимания к проблемам нехватки питьевой воды, необходимости сохранения и рационального использования водных ресурсов; освоение способов анализа воды.

Для достижения этих целей были поставлены следующие задачи:

Изучить различные источники информации о воде и экологическихпроблемах.

Практически ознакомиться с методикой определения прозрачностиводы, цвета воды, запаха воды, жёсткости воды, рН воды. Научится определять наличие катионов и анионов: хлоридов, сульфатов, ионов свинца, ионов железа, ионов меди, ионов марганца, органических веществ.

Провести анализ воды из водных объектов (пруды) в окрестностяхдеревни Журавна.

Я изучила различные источники информации о влияние хозяйственной деятельности на водные ресурсы, о заболеваниях, возникающих при токсическом воздействии химических элементов и субстанций, находящихся в воде. Выполнила практическую часть.

Выводы. Изучив, полученные данные я пришла к выводу, что наиболее загрязнённый пруд за школой и карьер (запах — гнилостный; рН-6, вода жёсткая). В этих прудах содержится значительное количество ионов железа, более 0,1 мг/л., сульфат ионов – 100 мг/л. Такие воды не пригодны для разведения рыбы. (ПДК ионов железа общего не более 01, ПДК сульфат ионов не более 100 м г/л) Использование воды со значительным количеством ионов железа ведёт к заболеваниям крови, аллергическим проявлениям и ишемической болезни сердца. Также пробы воды в этих прудах дали значительное содержание органических веществ. Лучше показатели в Истоминском пруду, Хлоповском пруду. Ионов железа менее 0,1%, сульфат ионов 10 мг/л. Такое количество не вредит разведению рыбы. Радует то, что в наших прудах не обнаружено ионов тяжёлых металлов (свинца, меди, марганца). В норме содержание хлорид ионов. Поэтому, используя данные своей работы, я могу дать рекомендации любителям рыбалки, и тем, кто отдыхает на наших водоёмах, и тем, кто использует воду для полива и разведения домашней водоплавающей птицы: безопаснее для здоровья всё-таки Истоминский и Хлоповский пруды.

II.Теоретическая часть учебного проекта

Характеристика природных вод. Использование воды в технологических процессах и сельском хозяйстве. Влияние хозяйственной деятельности на водные ресурсы.

Выдающийся учёный академик А. П. Карпинский писал: «Вода-это самое драгоценное ископаемое».

Действительно, в воде содержатся колоссальные запасы пищи и минерального сырья. Реки, моря и океаны — это не только пути сообщения, но и источники тепла и энергии. Они определяют состояние погоды, урожай и климат на всём земном шаре. Вода покрывает почти % поверхности нашей планеты, а именно 360 млн. м, или около 71 %. Поэтому, чтобы быть более точными, её нужно бы называть не земным, а водяным шаром. По подсчётам учёных, вода на Земле распределяется следующим образом:

Распределение

Объём воды ( км )

Процентная доля

Поверхностные воды

Вода пресных озёр

30000

0,009

Солёные озёра и внутренние моря

25000

0,008

Реки и ручьи

300

0,0001

Внутренние воды

Влажность почвы

16000

0,005

Подземные воды

1000000

0,31

Глубокозалегающие воды

1000000

0,31

Ледниковые образования

7000000

2,15

Атмосфера

3 100

0,001

Океаны

317000000

97,2

Общее количество

326000000

100

Запасы подземных вод (вода обнаружена на глубине 4000 м) составляют примерно половину объёма вод мирового океана. В атмосфере в виде паров, тумана и облаков её содержится около 1 0 000 млрд. тонн. Таким образом, количество воды на нашей планете составляет более 1400 млн. млрд. т. И, несмотря на такие астрономические цифры, пресной воды во многих частях мира не хватает, и ничем другим нельзя восполнить её нехватку. Не случайно на поиски пресной воды тратится гораздо больше усилий и труда, чем на поиски золота и нефти. Каждый год в России бурят до 12000 скважин для вывода подземных источников воды. В стране имеется до 700 ледников. За год наша страна в виде осадков получает примерно 8790 млрд. м³ воды (по объёму это более 28 Азовских морей), из которых 4450 млрд. м3 испаряется, а остальное стекает в моря и океаны. Следует напомнить, что каждая молекула воды совершает в течение года в среднем 34 круговорота: поднимается в воздух при испарении, передвигается с облаками и возвращается на землю в виде осадков. Вода в огромных количествах используется

промышленностью для нагрева и охлаждения различных аппаратов, моторов и двигателей. Много водяного пара вырабатывают различные ТЭЦ и многочисленные котельные. Вода входит в состав водоразбавляемых красок, эмульсий для охлаждения резцов металлообрабатывающих станков. Вода используется в гидравлических прессах и машинах для получения большого давления. Гидромониторы и гидропушки дают тонкую струю воды огромной скорости, режущую не только дерево без образования опилок, но и горные породы

Россия является родиной гидравлического способа добычи торфа и угля, при котором вода не только добывает уголь, но и транспортирует его и выдаёт на поверхность. Создана оригинальная конструкция водоэлектрической горелки, развивающей температуру до 18000 — 20000°С. На крышах ряда заводов создаётся «водяное зеркало» — слой воды толщиной 3-8 см, который в летнее время способствует поддержанию постоянной температуры в цехах. Вода — универсальный растворитель кислот, щелочей, солей и других разнообразных веществ, эффективное и наиболее часто употребляемое средство для промывки и очистки газов и твёрдых веществ. А сколько воды используется для самых различных технологических процессов и в сельском хозяйстве! Только одно растение подсолнечника за лето требует 200-250 л воды. На каждую тонну нужно 1500 м3 воды, однако годовой недобор зерна с посевных площадей достигает 30-50 млн. тонн из-за засухи. Чтобы вырастить на этих землях именно такое количество зерна, то есть компенсировать недобор, необходимо, по подсчётам академика Е. г. Петрова, около 100 км³ воды. Это грандиозная цифра, ибо вся оросительная система нашей страны даёт на протяжении года лишь 80 км³ воды. Одним из способов борьбы с недостачей в почвах влаги, крайне необходимой для питания растений и выращивания высоких урожаев, является задержание талых вод. Оно даёт возможность покрыть более чем наполовину дефицита влаги; остальная вода должна поступать по оросительным системам.« Таким образом, основными потребителями воды в наше время являются промышленность и сельское хозяйство. Заводы и фабрики используют огромное количество воды. По последним данным, для очистки тонны нефти нужно 18т воды, на каждую автомашину ежесуточно расходуется около полутонны воды, ТЭЦ С каждой сожжённой тонны угля выбрасывает в атмосферу от 600 до 1000 т водяного пара. Ещё больше воды необходимо сельскому хозяйству: для того чтобы вырастить тонну пшеницы, требуется 1500 т воды, тонну риса -4000 т, тонну хлопка — 1000т вод».[3]

2.Основные источники загрязнения гидросферы.

Хотя на Земле имеются миллионы и миллиарды тонн свежей и чистой воды, её совсем немного, когда речь идёт о возможности напоить человечество. Вода — это химическое соединение, имеющее формулу Н2 О, одно из самых распространённых веществ на поверхности нашей планеты. В природе она встречается в твёрдом, жидком и газообразном агрегатных состояниях, в виде льда и снега, воды и пара. Вода, состоящая из кислорода и водорода, содержится в тех или иных пропорциях во всех натуральных продуктах. Она как универсальный растворитель не может быть заменена ни одним другим веществом, способным обеспечить в полном объёме выполнение всех физиологических функций организма. Человеческому телу необходима вода, но ему необходима не любая, а химически чистая вода, которая на 100 % состоит из молекул воды. Такую чистую воду можно получить из двух источников. Прежде всего, она содержится в свежих фруктах и овощах. Природа дистиллирует в них воду естественным образом. Второй способ её получения — парообразование. Большая часть воды является загрязнённой. Сейчас практически невозможно

отыскать реки, озера и пруды, которые хотя бы в небольшой степени не были бы загрязнены. Развитие промышленности, транспорта, сельского хозяйства, перенаселение ряда регионов планеты привели к значительному загрязнению гидросферы.

По данным ВОЗ, около 80 % всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушением санитарно-гигиенических норм водоснабжения. В мире 2 млрд человек имеют хронические заболевания в связи с использованием загрязнённой воды. По оценке ООН, до 80 % химических соединений, поступающих во внешнюю среду, ране или поздно попадают в водоисточники. Ежегодно в мире сбрасывается более 420 км3 сточных вод, которые делают непригодными около 7 тыс. км3 воды.

Серьёзную опасность для здоровья населения представляет химический состав воды. В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несёт большое количество различных соединений, соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород.

III.Практическая часть исследования, определение качества воды методами химического анализа

Помимо изучения разных информационных источников об экологических проблемах воды, меня интересовали практические исследования. Были взяты пробы воды: из карьера (любимого места отдыха детворы), из пруда за школой (его облюбовали рыбаки), из Истоминского пруда (по местному «Прокося»), Хлоповского пруда. Мы определяли рН воды, жёсткость воды, органолептические показатели, то есть цвет, прозрачность, запах, содержание взвешенных частиц, наличие катионов и анионов: хлоридов, сульфатов, ионов свинца, ионов железа, ионов меди, ионов марганца, органических веществ водоёмов (пруды) в окрестностях деревни Журавна.

Одинаковы ли эти показатели в разных источниках? Для этого были проведены следующие химические эксперименты.

1.Определение рН (концентрации водородных ионов).

В природных водах рН колеблется в пределах от 6,5 до 9,5. Норма — 6,5 — 8,5. Если рН воды водных объектов ниже 6,5 или выше 8,5, то это указывает на её загрязнение сточными водами. Наиболее кислыми из природных вод являются болотные, содержащие гуминовые вещества, а щелочными — подземные воды, богатые бикарбонатами, Вода, сильно загрязнённая органическими веществами животного происхождения продуктами гниения, обычно имеет щелочную реакцию (рН >7), а вода, загрязнённая стоками промышленных предприятий, — кислую (рН< 7).

«Оценивали значение рН следующим образом:

а)В пробирку налили 5 мл исследуемой воды, 0,1мл универсального индикатора, перемешали и по окраске раствора определите рН:

розово — оранжевая — рН около 5;

светло — жёлтая — 6

зеленовато — голубая — 8. Таким способом определили приближённоезначение рН.

б)Определение рН с помощью универсальной индикаторной бумаги,сравнили её окраску со шкалой.» [4]

Вода

рН

Истоминский пруд

6,5

Хлоповский пруд

6

Карьер

6

Пруд за школой

6,5

Выводы: вода в Карьере и в Хлоповском пруду загрязнена промышленными стоками, возможно весной с таяньем снега в карьер стекают воды с местной стихийно возникшей свалки, а также автолюбители моют свои машины, а также стоки с полей, которые систематически обрабатываются ядохимикатами и удобрениями.

2.Определение степени прозрачности воды.

Прозрачность и мутность воды определяется по её способности пропускать видимый свет. Степень прозрачности воды зависит от наличия в ней взвешенных частиц минерального и органического происхождения. Вода со значительным содержанием органических и минеральных веществ, становится мутной. Мутная вода плохо обеззараживается, в ней создаются благоприятные условия для сохранения и развития различных микроорганизмов, в том числе и патогенных.

Содержание взвешенных веществ не должно заметно увеличиваться после спуска сточных вод. Взвешенные вещества, уменьшая прозрачность воды, снижают интенсивность фотосинтеза; оседая на дне, препятствуют развитию бентоса, корневой системы растений и ведут к потере нерестилищ. Разложение донных отложений создаёт вторичные очаги загрязнения. При этом потребляется большое количество кислорода.

Для определения прозрачности воды — используем прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который наливаем воду. Подкладываем под цилиндр на расстоянии 4см от его дна шрифт, высота букв которого 2мм, а толщина линий букв — 0,5 мм, и сливаем воду до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт. Измерим высоту столба оставшейся воды линейкой и выразим степень прозрачности в см. При прозрачности воды менее З см. водопотребление ограничивается. Уменьшение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязнении.

Вода

Прозрачность

Истоминский пруд

3 см



Хлоповский пруд

2,5 см

Карьер

0,5 см

Пруд за школой

1 см

Вывод. Самый загрязнённый пруд, судя по прозрачности — карьер, любимое место отдыха населения Журавны.

3. Определение запаха воды.

«Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в неё естественным путём и со сточными водами».[3]

Запах воды водоёмов, обнаруживаемый непосредственно в воде или (для водоёмов хозяйственно — питьевого назначения) после её хлорирования, не должен превышать 2 баллов. Определение основано на исследовании характера и интенсивности запахов воды по предлагаемой методике (см. табл. 1,2)

Таблица 1 Характер и род запаха воды естественного происхождения

Характер запаха

Примерный род запаха

Ароматический

Огуречный, цветочный

Болотный

Илистый, тинистый

Гнилостный

Фекальный, сточной воды

Древесный

Мокрой щепы, древесной коры

Землистый

Прелый, свежевспаханной земли, глинистый

Плесневый

Затхлый, застойный

Рыбный

Рыбы, рыбьего жира

Сероводородный

Тухлых яиц

Травянистый

Скошенной травы, сена

Неопределённый

Не подходящий под предыдущие определения

Таблица 2

Интенсивность запаха воды

Балл

Интенсивность запаха

Качественная характеристика

о

Отсутствие ощутимого запаха

1

Запах очень слабый

Запах, не поддающийся обнаружению потребителями, но обнаруживаемый в лаборатории опытным исследованием

2

Запах слабый

Запах, не привлекающий внимания потребителя, но обнаруживаемый, если на него обратить внимание.

3

Запах заметный

Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде с неодобрением

4

Запах отчётливый

Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду не пригодной для питья.

5

Запах очень сильный

Запах настолько сильный, что вода становится непригодной для питья

Запахи искусственного происхождения (от промышленных выбросов; для питьевой воды — от обработки воды реагентами на водопроводных сооружениях и т. п.) называются по соответствующим веществам: хлорфенольный, камфорный, бензиновый, хлорный и т. п.

Определяла запах исследуемой воды при 20°С и 40°С, если было необходимо, воду подогревала до этих температур. Оценивала запах по таблицам

Вода

Характер запаха

Интенсивность запаха

Балл

Истоиминский пруд

Землистый

Запах слабый

2

Хлоповский пруд

Древесный

Запах слабый

2

Карьер

Гнилостный

Запах заметный

3

Пруд за школой

Болотный

Запах заметный

3

Вывод: Пруд за школой и Карьер, судя по интенсивности запаха воды не пригодны для использования даже для нужд хозяйственно — бытового назначения.

4. Определение цветности воды.

Цвет воды зависит от наличия в ней примесей минерального и органического происхождения — гуминовых веществ, перегноя, которые вымываются из почвы и придают окраску воде, от жёлтой до коричневой. Окись железа окрашивает воду в жёлто — бурый и бурый цвета, глинистые примеси — в желтоватый цвет. При загрязнении водоёма стоками промышленных предприятий или навозом и мочой вода может иметь окраску, не свойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно — питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20см, для водоёмов культурно — бытового назначения -10см.

Диагностика цвета — один из показателей состояния водоёма.

Для определения цветности воды мы брали стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд набирали воду и на белом фоне бумаги определяли цвет воды.

Вода

Цвет

Истоминский пруд.

коричневый

Хлоповский пруд

жёлтый

Карьер

жёлтый

Пруд за школой

жёлтый

Вывод: жёлтый цвет говорит нам о большом количестве глинистых примесей и, возможно, о наличие навоза и мочи животных, которых пасут по берегам этих прудов.

5. Определение жёсткости воды

Вода, в которой растворены соли кальция и магния, обладает особым свойством — жёсткостью. Жёсткая вода образует, плотные слои накипи на внутренних стенках паровых котлов, в ней плохо развариваются пищевые продукты, при стирке белья в жёсткой воде расходуется много мыла.

Количественно жёсткость воды выражают числом миллиэквивалентных масс ионов кальция и магния, содержащихся в 1 л(1мэка Мg соответствует 12,16 мг; 1 мэка Са — 20,04 мг). В зависимости от значения жёсткости различают следующие типы вод: очень мягкие — 1,5 мэкэ/л; мягкие — 1,5 — 3,0 мэка/л среднежёсткие — 3,0 — 4,5 мэкв/л; довольно жёсткие — 4,5 — 6,5 мэка/л; жёсткие -6,5 — 11,0 мэка/л, очень жёсткие — свыше 11,0 мэка/л.

«Если в воде наряду с ионами кальция и магния присутствуют ионы НСОз‾, то при кипячении её жёсткость уменьшается. Это обусловлено разрушением кислых солей и выпадением в осадок малорастворимых карбонатов».

Жёсткость, обусловленная содержанием гидрокарбонатов кальция и магния. Называется карбонатной жёсткостью (Жк). Её определяют титрованием воды раствором хлороводородной кислоты. В качестве индикатора используется метиловой оранжевый.

Жёсткость, обусловленная присутствием в воде хлоридов, сульфатов и других солей магния и кальция (кроме гидрокарбонатов), называется некарбонатной. Её можно определить титрованием воды спиртовым раствором детского мыла или другого нейтрального мыла (метод осаждения). Конец реакции устанавливают по образованию устойчивой пены, появляющейся при встряхивании титруемой воды.

«При определении жёсткости воды мы поместили в коническую колбу пробу воды объёмом 100 мл. Прибавили 2- 3 капли раствора индикатора метилового оранжевого и титровали пробу 0, 1 Н раствором соляной кислоты до перехода жёлтой окраски в устойчивую розовую.»[3]

Рассчитывать карбонатную жёсткость воды по формуле: Жк = VHCI- С/V воды (мэкл/л), где VHCI- объём соляной кислоты, затраченной на титрование, мл; С — концентрация соляной кислоты, экв/л (экв/л = мэккв/мл); V-объём воды, взятой для анализа.

Вода

Карбонатная жёсткость

Общая жёсткость

Истоминский пруд

3,5

10

Хлоповский пруд

3

6,5

Карьер

2.5

8

Пруд за школой



Страницы: 1 | 2 | Весь текст




sitemap sitemap